704. 二分查找

题目:

给定一个 n 个元素有序的(升序)整型数组 nums 和一个目标值 target ,写一个函数搜索 nums 中的 target,如果目标值存在返回下标,否则返回 -1

示例 1:

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输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9
输出: 4
解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4

示例 2:

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输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2
输出: -1
解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1

提示:

  1. 你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
  2. n 将在 [1, 10000]之间。
  3. nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。

代码:

  • 时间复杂度:O(log n)
  • 空间复杂度:O(1)

(解法一)左闭右闭区间

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class Solution {
public int search(int[] nums, int target) {
int l = 0;
int r = nums.length - 1;
while(l <= r){
int mid = l + ((r - l) >> 1); // 防止溢出
if(nums[mid] > target){
r = mid - 1;
}else if(nums[mid] < target){
l = mid + 1;
}else {
return mid;
}
}
return -1;
}
}

(解法二)左闭右开区间

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class Solution {
public int search(int[] nums, int target) {
int l = 0;
int r = nums.length;
while(l < r){
int mid = l + ((r - l) >> 1);
if(nums[mid] > target){
r = mid;
}else if(nums[mid] < target){
l = mid + 1;
}else {
return mid;
}
}
return -1;
}
}

27. 移除元素

题目:

给你一个数组 nums 和一个值 val,你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums 中与 val 不同的元素的数量。

假设 nums 中不等于 val 的元素数量为 k,要通过此题,您需要执行以下操作:

  • 更改 nums 数组,使 nums 的前 k 个元素包含不等于 val 的元素。nums 的其余元素和 nums 的大小并不重要。
  • 返回 k

用户评测:

评测机将使用以下代码测试您的解决方案:

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int[] nums = [...]; // 输入数组
int val = ...; // 要移除的值
int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的预期答案。
// 它以不等于 val 的值排序。

int k = removeElement(nums, val); // 调用你的实现

assert k == expectedNums.length;
sort(nums, 0, k); // 排序 nums 的前 k 个元素
for (int i = 0; i < actualLength; i++) {
assert nums[i] == expectedNums[i];
}

如果所有的断言都通过,你的解决方案将会 通过

示例 1:

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输入:nums = [3,2,2,3], val = 3
输出:2, nums = [2,2,_,_]
解释:你的函数函数应该返回 k = 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要(因此它们并不计入评测)。

示例 2:

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输入:nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出:5, nums = [0,1,4,0,3,_,_,_]
解释:你的函数应该返回 k = 5,并且 nums 中的前五个元素为 0,0,1,3,4。
注意这五个元素可以任意顺序返回。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要(因此它们并不计入评测)。

提示:

  1. 0 <= nums.length <= 100
  2. 0 <= nums[i] <= 50
  3. 0 <= val <= 100

代码:

(暴力法)时间复杂度为O(n^2)

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class Solution {
public int removeElement(int[] nums, int val) {
int size = nums.length;
for(int i = 0;i < size;i ++){
if(nums[i] == val){
for(int j = i + 1;j < size;j ++){
nums[j - 1] = nums[j];
}
i --;
size --;
}
}
return size;
}
}

(双指针法)时间复杂度为O(n)

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class Solution {
public int removeElement(int[] nums, int val) {
int slow = 0;
for(int fast = 0;fast < nums.length;fast ++){
if(nums[fast] != val){
nums[slow ++] = nums[fast];
}
}
return slow;
}
}

977.有序数组的平方

题目:

给你一个按 非递减顺序 排序的整数数组 nums,返回 每个数字的平方 组成的新数组,要求也按 非递减顺序 排序。

示例 1:

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输入:nums = [-4,-1,0,3,10]
输出:[0,1,9,16,100]
解释:平方后,数组变为 [16,1,0,9,100]
排序后,数组变为 [0,1,9,16,100]

示例 2:

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输入:nums = [-7,-3,2,3,11]
输出:[4,9,9,49,121]

提示:

  1. 1 <= nums.length <= 104
  2. -104 <= nums[i] <= 104
  3. nums 已按 非递减顺序 排序

进阶:

  • 请你设计时间复杂度为 O(n) 的算法解决本问题

代码:

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class Solution {
public int[] sortedSquares(int[] nums) {
int i = 0;
int j = nums.length - 1;
int[] res = new int[nums.length];
int k = nums.length - 1;
while(i <= j){
if(nums[i] * nums[i] > nums[j] * nums[j]){
res[k --] = nums[i] * nums[i];
i ++;
}else{
res[k --] = nums[j] * nums[j];
j --;
}
}
return res;
}
}

209.长度最小的子数组

题目:

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target

找出该数组中满足其总和大于等于 target 的长度最小的 连续子数组[numsl, numsl+1, ..., numsr-1, numsr] ,并返回其长度如果不存在符合条件的子数组,返回 0

示例 1:

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输入:target = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
输出:2
解释:子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。

示例 2:

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输入:target = 4, nums = [1,4,4]
输出:1

示例 3:

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输入:target = 11, nums = [1,1,1,1,1,1,1,1]
输出:0

提示:

  1. 1 <= target <= 109
  2. 1 <= nums.length <= 105
  3. 1 <= nums[i] <= 105

进阶:

  • 如果你已经实现 O(n) 时间复杂度的解法, 请尝试设计一个 O(n log(n)) 时间复杂度的解法。

代码:

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class Solution {
public int minSubArrayLen(int target, int[] nums) {
int res = Integer.MAX_VALUE;
int sum = 0;
int i = 0;
for(int j = 0;j < nums.length;j ++){
sum += nums[j];
while(sum >= target){
res = Math.min(res,j - i + 1);
sum -= nums[i];
i ++;
}
}
return res == Integer.MAX_VALUE ? 0 : res;
}
}

59.螺旋矩阵II

题目:

给你一个正整数 n ,生成一个包含 1n2 所有元素,且元素按顺时针顺序螺旋排列的 n x n 正方形矩阵 matrix

示例 1:

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输入:n = 3
输出:[[1,2,3],[8,9,4],[7,6,5]]

示例 2:

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输入:n = 1
输出:[[1]]

提示:

  1. 1 <= n <= 20

代码:

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class Solution {
public int[][] generateMatrix(int n) {
int[][] res = new int[n][n];
int loop = 1;
int offset = 1;
int startX = 0;
int startY = 0;
int count = 1;
int i,j;
while(loop <= n / 2){
for(j = startY;j < n - offset;j ++){
res[startX][j] = count ++;
}
for(i = startX;i < n - offset;i ++){
res[i][j] = count ++;
}
for(;j > startY;j --){
res[i][j] = count ++;
}
for(;i > startX;i --){
res[i][j] = count ++;
}
loop ++;
offset ++;
startX ++;
startY ++;
}
if(n % 2 == 1){
res[startX][startY] = count;
}

return res;
}
}

拓展题:

35.搜索插入位置

题目:

给定一个排序数组和一个目标值,在数组中找到目标值,并返回其索引。如果目标值不存在于数组中,返回它将会被按顺序插入的位置。

请必须使用时间复杂度为 O(log n) 的算法。

示例 1:

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输入: nums = [1,3,5,6], target = 5
输出: 2

示例 2:

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输入: nums = [1,3,5,6], target = 2
输出: 1

示例 3:

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输入: nums = [1,3,5,6], target = 7
输出: 4

提示:

  • 1 <= nums.length <= 104
  • -104 <= nums[i] <= 104
  • nums无重复元素升序 排列数组
  • -104 <= target <= 104

代码:

  • 时间复杂度:O(log n)
  • 空间复杂度:O(1)
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class Solution {
public int searchInsert(int[] nums, int target) {
int l = 0;
int r = nums.length - 1;
while(l <= r){
int mid = l + ((r - l) >> 1);
if(nums[mid] > target){
r = mid - 1;
}else if (nums[mid] < target){
l = mid + 1;
}else {
return mid;
}
}
return l;
}
}

34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

题目:

给你一个按照非递减顺序排列的整数数组 nums,和一个目标值 target。请你找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。

如果数组中不存在目标值 target,返回 [-1, -1]

你必须设计并实现时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。

示例 1:

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输入:nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
输出:[3,4]

示例 2:

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输入:nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6
输出:[-1,-1]

示例 3:

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输入:nums = [], target = 0
输出:[-1,-1]

提示:

  • 0 <= nums.length <= 105
  • -109 <= nums[i] <= 109
  • nums 是一个非递减数组
  • -109 <= target <= 109

代码:

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class Solution {
public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
int l = 0;
int r = nums.length - 1;
int first = -1;
int last = -1;
while(l <= r){
int mid = l + ((r - l) >> 1);
if(nums[mid] > target){
r = mid - 1;
}else if(nums[mid] < target){
l = mid + 1;
}else {
first = mid;
r = mid - 1; //一直往左寻找到第一个位置
}
}

l = 0;
r = nums.length - 1;
while(l <= r){
int mid = l + ((r - l) >> 1);
if(nums[mid] > target){
r = mid - 1;
}else if(nums[mid] < target){
l = mid + 1;
}else {
last = mid;
l = mid + 1; //一直往右寻找到最后一个位置
}
}
return new int[]{first,last};
}
}

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